Для построения адекватного прогноза экологической ситуации предложено создание автоматизированных систем экологического мониторинга и контроля, которые позволят отслеживать состояние окружающей среды.
Можно выделить следующие проблемы, возникающие при осуществлении традиционного экологического мониторинга и контроля.
1. Зависимость результатов измерений от условий окружающей среды: метеоусловий (ветер, температура и температурные отклонения, влажность, давление), препятствий в виде барьеров и зданий, поглощения и отражения почвой и атмосферой.
2. Зависимость от расстояния от источника загрязнений окружающей среды.
3. Зависимость конечного результата мониторинга от квалификации персонала, проводящего измерения.
4. На результаты измерений некоторого параметра оказывают влияние и создают погрешности другие источники загрязнений.
5. Значительная трудоемкость заключительной обработки результатов измерений.
Очевидно, что проведение долгосрочного автоматизированного мониторинга позволяет значительно повысить точность результатов измерений и качество обработки измерений загрязнений окружающей среды [1-8].
Для того, чтобы достичь более глубоких знаний об уровне загрязнений, необходимо собрать большое количество детализированных данных, которые сложно структурировать и анализировать с помощью традиционных методов и систем мониторинга. Благодаря GPRS (или ADSL) –технологиям и сети Интернет, в настоящее время возможны автоматизированный сбор, хранение и публикация данных в сети в реальном времени, а также публикация обновляющихся карт загрязнений в соответствии с измеренными уровнями загрязнений.
Автоматизированные системы экологического мониторинга и контроля (АСЭМК) должны совмещать функции автоматизированного измерения основных параметров экологической обстановки в регионе, а также функции сбора, передачи, переработки, хранения и доведения до пользователей как исходной информации, так и результатов ее обработки.
АСЭМК накапливают статистические данные экологического мониторинга и в случае возникновения критических ситуаций позволяют оповещать как диспетчерские службы предприятий, так и органы надзора, а при необходимости и соответствующие структуры МЧС. В некоторых случаях АСЭМК позволяют принимать меры для прекращения вредного воздействия на окружающую среду посредством вмешательства в технологические процессы через АСУ ТП.
Процесс автоматизированного экологического мониторинга и контроля включает такие этапы как:
- наблюдение и первичная обработка результатов мониторинга;
- системный анализ информации о состоянии окружающей среды;
- поддержка принятия решений.
Основу АСЭМК составляют информационный блок, объединяющий хранилища результатов мониторинга, базы знаний, распределенная измерительная и компьютерная техника, а также средства и системы телекоммуникаций.
На рисунке 1 представлена блок-схема автоматизированной системы экологического мониторинга и контроля.
Рис. 1. Блок-схема автоматизированной системы экологического мониторинга и контроля
Автоматизированная система состоит из следующих компонентов:
- комплекса технических средств нижнего уровня (станции и посты наблюдения);
- средств приема, обработки и передачи информации;
- оборудования информационно-аналитического центра.
Возможны несколько вариантов реализации систем экологического мониторинга, в том числе:
- комплексы управления данными экологического и технологического мониторинга;
- стационарные посты экологического мониторинга;
- мобильные лаборатории;
- авиа мониторинг экологической обстановки регионов.
Остановимся подробнее на некоторых из них.
Комплекс управления данными экологического мониторинга представляет собой модульную систему для сбора, долгосрочного хранения, обработки и визуализации данных экологического и технологического мониторинга.
Особенности системы:
- возможность развертывания на предприятии любого размера (вплоть до комплексной оценки сложных промышленных площадок);
- осуществление непрерывного мониторинга большого количества параметров на одну системную рабочую станцию;
- автоматический контроль предписанных надзорными органами нормативов и предельных значений, а также ведение журнала их соблюдения;
- осуществление непрерывного мониторинга выбросов и удаленной передачи собранных данных государственным структурам, осуществляющим
- экологический контроль в данном регионе.
LIMS
Ядро АСЭМК представляет собой хранилище данных и базу знаний и в общем случае состоит из трех взаимосвязанных частей: концептуальной (модели предметной области исследований и наблюдений), фактографической (включающей базы данных) и алгоритмической (специализированного прикладного программного обеспечения). В базах данных предусматривается хранение не только текущей информации мониторинга, но также необходимых данных для расчетов по имитационным статистическим моделям.
В качестве ядра АСЭМК обычно используется комплекс программного обеспечения, построенный на базе лабораторно-измерительных систем LIMS (Laboratory Information Management System).
LIMS используются для управления образцами, приборами, пользователями, стандартами/реактивами на каждом шаге аналитического процесса и выполнения многих других лабораторных функций. Они позволяют автоматизировать весь процесс проведения исследований – от подготовки исходных материалов до обработки результатов, которые централизованно архивируются в системе хранения данных.
Современные LIMS имеют в своем распоряжении расширенный набор функций, охватывающий все стороны деятельности экологических лабораторий:
- планирование проведения испытаний, учет графиков аналитического контроля с отражением выполненных задач и хода исследований;
- контроль подготовительных операций (например, титры, калибровочные графики);
- контроль жизненного цикла образца (пробы);
- управление работой приборов;
- регистрацию результатов измерений, в том числе автоматическую, непосредственно с измерительных приборов;
- проведение расчетов по результатам измерений и оценку результатов на соответствие нормативнотехнической документации;
- распределение работ среди специалистов лаборатории;
- контроль реагентов и стандартных образцов;
- контроль аттестации персонала и оборудования;
- хранение и предоставление нормативной базы;
- предоставление службам предприятия данных о качестве;
- формирование паспортов качества продукции;
- оценку достоверности и точности результатов;
- формирование лабораторной отчетности;
- подтверждение достоверности и точности результатов мониторинга (по ГОСТ Р ИСО 5725-2002).
Системы LIMS позволяют регистрировать не только конечные результаты, полученные в ходе расчетов, но и первичные данные, полученные с измерительных приборов.
Конечные результаты рассчитываются самой LIMS и контролируются специальными алгоритмами на соответствие нормативам НТД (ГОСТ Р ИСО 5725-2002, ГОСТ Р ИСО 17025, РМГ 61-2003, РМГ 76-2004). В частности, LIMS автоматически контролирует сходимость результатов измерений при проведении анализов, благодаря чему возможность искажения результатов анализов в LIMS значительно снижается.
Функциональность системы реализована в виде модулей. Часть модулей входит в ядро системы, часть включается в систему при помощи дополнительных модулей.
Система позволяет автоматизировать типичные для лаборатории функции, такие как:
- поступление образца и его регистрацию;
- назначение различных испытаний;
- распределение работ по подразделениям лаборатории, приборам и сотрудникам;
- выполнение испытаний;
- оценку соответствия результатов требованиям нормативных документов и стандартов;
- формирование отчетов, а также множество других задач.
Все настройки системы, такие как выбор информационных элементов, формирование последовательности их представления на экране, выбор действующих экранных форм, определяются при помощи записей в справочные таблицы базы данных. LIMS предоставляет несколько степеней настройки и конфигурации, обеспечивая готовность продукта к адаптации в широком спектре функциональных внедрений.
Полнофункциональная LIMS содержит в себе около двухсот таблиц баз данных. Для целей экологического мониторинга LIMS обеспечиваются интерфейсом соответствующего лабораторного оборудования и программным обеспечением информационных систем мониторинга. Имеется отраслевая направленность решения. Например, для мониторинга деятельности предприятий энергетики определяется ряд параметров, подлежащих контролю. Для этих целей существует набор оборудования для измерения и программное обеспечение для расчетов, которые можно Информационно-аналитический центр Информационно-аналитический центр предназначен для сбора, анализа, накопления информации о состоянии окружающей среды и визуализации полученных данных. Также информационно-аналитический центр выполняет функции прогнозирования и поддержки принятия решений по оптимизации экологического состояния. Эти функции включают в себя:
- координацию создания и ведения банков данных природоресурсного и природоохранного направления;
- организацию информационного взаимодействия и координацию действий между ведомственными центрами по обработке и обмену информацией о состоянии водного объекта;
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
